Thông thường để có được các nguồn ánh sáng laser màu xanh đỏ khác nhau trong cùng một thiết bị ( như một ổ đĩa Blu-ray 3D) thì người ta sẽ phải tạo ra ba nguồn laser riêng biệt. Những nguồn laser này sẽ được kết hợp với các vật liệu bán dẫn khác nhau. Tuy nhiên, giờ đây các kỹ sư từ Đại học Brown đả...
Thông thường để có được các nguồn ánh sáng laser màu xanh đỏ khác nhau trong cùng một thiết bị ( như một ổ đĩa Blu-ray 3D) thì người ta sẽ phải tạo ra ba nguồn laser riêng biệt. Những nguồn laser này sẽ được kết hợp với các vật liệu bán dẫn khác nhau. Tuy nhiên, giờ đây các kỹ sư từ Đại học Brown đảo Rhode đã thành công khi tìm ra phương pháp tạo ra laser nhiều màu săc bằng cách sử dụng các tinh thể nano dựa trên chất bán dẫn. Và sự thành công này sẽ giúp đa dạng hóa màu sắc laser một cách đơn giản hơn để áp dụng cho những phương tiện kỹ thuật số.
Hợp tác cùng các kỹ sư công nghệ QD Vision, nhóm nghiên cứu đại học Brown đã tạo ra các hạt bán dẫn có kích thước nanomet gọi là keo chấm lượng tử hoặc các tinh thể nano với lõi làm từ cadmium và hợp kim selenium. Bên ngoài được bao phủ bởi kẽm, cadmum, hợp kim lưu huỳnh và một phân tử keo hữu cơ.
Kích cỡ các phân tử nano chấm lượng tử sẽ được kiểm soát chính xác trong quá trình sản xuất. Đây là thứ định dạng màu sắc của chùm tia laser: màu đỏ đến từ các tinh thể lõi 4,2 nanomet, màu xanh lá cây từ 3,2 nanomet, và phân tử kích thước 2,5 nanomet sẽ cho ra ánh sáng xanh nước biển. Các màu sắc khác cũng có thể được tạo ra theo kiểu tương tự như vậy.
Trong khi kích thước lõi là phần quyết định với màu ánh sáng, thì tinh thể cấu trúc và lớp vỏ ngoài cũng đóng một vai trò rất quan trọng: chúng làm giảm số lượng của nhiễu xuyên âm (một hình thức làm ảnh hưởng) giúp quá trình hình thành màu tia được thành công. Những nhà nghiên cứu khác đã cố gắng để loại bỏ nhiễu xuyên âm bằng cách thúc đẩy năng lượng đầu vào, mặc dù cuối cùng năng lượng này cũng sẽ bị mất đi dưới dạng nhiệt.
Để tạo ra laser bằng cách sử dụng những tinh thể nano mới, họ dùng phương pháp như là đánh một lớp sơn bóng lên móng tay - dung dịch chứa các tinh thể được phủ mỏng lên mảnh thủy tinh. Khi khô đi miếng thủy tinh sẽ nằm giữa 2 tấm gương đặc biệt. Kết quả cuối cùng là tia laser sẽ xuất hiện qua bề mặt đó. Miếng thủy tinh có thể cắt được nhiều hình dạng khác nhau, làm tăng tính ứng dụng của công nghệ này.
Arto Nurmikko, giáo sư kỹ thuật và là người đứng đầu dự án phát biểu: “Chúng tôi đã cho thấy rằng chúng không chỉ tạo ra ánh sáng mà còn cả ánh sáng laser. Về nguyên tắc, chúng ta sẽ được lợi nhiều từ phương pháp này. Việc sản xuất laser sẽ trở nên rẻ hơn, có thể tạo ra tất cả các màu sắc và áp dụng được cho tất cả các bề mặt không phân biệt hình dạng. Điều này thích hợp cho những thiết bị công nghệ của tương lai”.
Tham khảo: Gizmag
Thông thường, để tạo ra các nguồn laser có nhiều màu khác nhau trong cùng một thiết bị, chẳng hạn hệ thống dùng trong ổ đĩa Blu-ray 3D, các nhà sản xuất phải sử dụng ba nguồn laser riêng biệt. Mỗi nguồn thường được kết hợp với một loại vật liệu bán dẫn khác nhau để tạo ra màu ánh sáng tương ứng. Cách làm này khiến cấu trúc thiết bị phức tạp hơn và đòi hỏi nhiều thành phần riêng biệt trong quá trình chế tạo.
Các kỹ sư thuộc Đại học Brown ở đảo Rhode đã phát triển một phương pháp tạo laser nhiều màu dựa trên những tinh thể nano bán dẫn. Nghiên cứu được thực hiện với sự hợp tác của các kỹ sư tại công ty công nghệ QD Vision. Kết quả cho thấy một phương pháp mới có thể tạo ra nhiều màu laser theo cách đơn giản hơn so với việc lắp đặt nhiều nguồn laser riêng.
Nhóm nghiên cứu đã chế tạo các hạt bán dẫn có kích thước nanomet, được gọi là chấm lượng tử keo hoặc tinh thể nano. Phần lõi của những hạt này được tạo từ cadmium và hợp kim selenium. Bên ngoài lõi là các lớp gồm kẽm, cadmium, hợp kim lưu huỳnh cùng một phân tử keo hữu cơ.
Kích thước của các tinh thể nano được kiểm soát chính xác trong quá trình sản xuất. Kích thước lõi là yếu tố quyết định màu sắc của chùm tia laser phát ra. Các tinh thể có lõi khoảng 4,2 nanomet tạo ánh sáng đỏ, loại 3,2 nanomet tạo ánh sáng xanh lá cây, còn loại 2,5 nanomet tạo ánh sáng xanh nước biển.
Theo nhóm nghiên cứu, các màu khác cũng có thể được tạo ra bằng cách điều chỉnh kích thước tinh thể theo nguyên tắc tương tự. Tuy nhiên, kích thước lõi không phải yếu tố duy nhất ảnh hưởng đến kết quả cuối cùng. Cấu trúc của tinh thể và lớp vỏ bên ngoài cũng giữ vai trò quan trọng trong việc duy trì màu ánh sáng mong muốn.
Lớp vỏ và cấu trúc tinh thể giúp làm giảm hiện tượng nhiễu xuyên âm giữa các màu. Hiện tượng này có thể ảnh hưởng đến quá trình hình thành và duy trì màu của tia laser. Một số nhóm nghiên cứu trước đây từng tìm cách hạn chế nhiễu xuyên âm bằng cách tăng năng lượng đầu vào, nhưng phần năng lượng đó cuối cùng có thể bị thất thoát dưới dạng nhiệt.
Để tạo ra laser từ các tinh thể nano, nhóm nghiên cứu sử dụng một quy trình phủ dung dịch tương đối đơn giản. Dung dịch chứa các tinh thể được phủ thành một lớp mỏng lên một mảnh thủy tinh, tương tự cách sơn bóng được phủ lên bề mặt móng tay. Sau khi lớp phủ khô, mảnh thủy tinh được đặt giữa hai tấm gương đặc biệt, và tia laser xuất hiện qua bề mặt của lớp vật liệu.
Mảnh thủy tinh có thể được cắt thành nhiều hình dạng khác nhau, qua đó mở rộng khả năng ứng dụng của công nghệ. Giáo sư Arto Nurmikko, người đứng đầu dự án, cho biết nhóm đã chứng minh các tinh thể không chỉ tạo ra ánh sáng mà còn có thể tạo ra ánh sáng laser. Theo nhận định được nêu trong nguồn, phương pháp này có thể giúp giảm chi phí sản xuất laser, tạo ra nhiều màu sắc và được áp dụng trên các bề mặt có hình dạng khác nhau, phù hợp với một số thiết bị công nghệ trong tương lai.
